飞行器异型面结构力热试验顶压式防偏转加载装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种飞行器异型面结构力热试验顶压式防偏转加载装置，依次包括受力结构、根据受力结构随形设计的加载顶块、加热元件、加热器发射板、加载顶杆、测力计，所述加载顶杆穿过加热器发射板和加热元件；所述加载顶杆与测力计螺纹连接；还包括限位板和限位套筒，所述限位板与测力计螺纹连接，所述限位套筒由内筒与外筒组成，通过旋转改变限位套筒高度。本发明专利技术涉及的一种力热试验中异型面结构顶压式加载防偏转加载装置具有结构可靠性高、加载点数量多、加载安全性高、可无人值守加载的优点，并具有可扩展、可设计能力，适用于不同规模、不同结构件、特殊环境下的力热联合试验力载荷加载。

Top Pressure Anti-deflection Loading Device for Thermo-mechanical Testing of Aircraft Profile Structure

The invention discloses an anti-deflection loading device of top pressure type for aerocraft profiled surface structure mechanical and thermal test, which comprises a force structure, a loading top block, a heating element, a heater launching plate, a loading top rod and a dynamometer designed according to the force structure conformally, the loading top rod passes through the heater launching plate and a heating element, and the loading top rod is also connected with a force measuring screw. The position plate and the limit sleeve are connected with the dynamometer thread. The limit sleeve is composed of an inner sleeve and an outer sleeve, and the height of the limit sleeve is changed by rotation. The anti-deflection loading device of top-pressure loading for special-shaped surface structure in thermodynamic test has the advantages of high structural reliability, large number of loading points, high loading safety, and unattended loading, and has the ability of expandability and design, which is suitable for the joint test of force and heat load in different scales, different structural parts and special environment.

【技术实现步骤摘要】
飞行器异型面结构力热试验顶压式防偏转加载装置
本专利技术适用于飞行器结构力热联合试验对结构表面进行顶压式加载，以及采用顶压式加载的其它试验领域。
技术介绍
航天飞行器在发射、飞行的过程中，飞行器结构会面对过载、气动压力及热环境，在这些载荷的作用下，飞行器存在结构破坏的可能性。部分结构可以采用加载环的方式结构施加集中力载荷，从而模拟飞行器在飞行过程中受到的载荷，对于温度较低的工况(200℃以下)可以采用皮囊加载模拟外压载荷，对于某些金属结构，可以采用多点打孔施加拉向载荷的方式模拟飞行器结构受到的载荷，同时不影响对结构施加热载荷。随着高速飞行器的发展，飞行器受到的热载荷越来越高，最高超过1500℃，而且大量使用复合材料作为飞行器的承载结构，飞行器结构大面积采用流线型设计，需要对异型面进行加载。由于结构的超高温，使用皮囊加载将影响热载荷的施加，而由于复合材料对孔缺陷的敏感特性，多点打孔施加拉向载荷的方式将对结构承载性能造成极大的影响。随着复合材料大量应用于高超声速飞行器作为承载结构，“力热试验中异型面顶压式加载防偏转安全加载装置”对于促进高超声速飞行器的研究与发展具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供飞行器异型面结构力热试验顶压式防偏转加载装置，实现大型结构件异型面高温热载荷+力载荷联合安全加载。一种飞行器异型面结构力热试验顶压式防偏转加载装置，依次包括受力结构、根据受力结构随形设计的加载顶块、加热元件、加热器发射板、加载顶杆、测力计，所述加载顶杆穿过加热器发射板和加热元件；所述加载顶杆与测力计螺纹连接；所述加载装置还包括限位板和限位套筒，所述限位板与测力计螺纹连接，所述限位套筒由内筒与外筒组成，通过旋转改变限位套筒高度。所述加载顶块内有凹槽，加载顶杆上有凸台，所述凸台嵌入凹槽，依靠凹槽和凸台的相互限制实现加载顶块偏转角度的限制。所述防偏转加载装置还包括位移计、伺服油缸、承载基础，所述加载顶杆包括顶杆冷却套和隔水板，顶杆冷却套和隔水板之间形成一个空腔，通过水管对加载顶杆进行供水冷却。所述受力结构是异型加载面，所述加热元件是石英灯组。所述加载顶块外部加柔性隔热套。所述凹槽的宽4mm深5mm长30mm、凸台的宽2mm高4mm长20mm。本专利技术的有益效果如下：本专利技术涉及的异型面结构力热试验顶压式防偏转加载装置，加载顶块根据异型面外形加工成随形加载顶块，顶块外套柔性隔热毡，避免加载过程中应力集中。顶块与加载顶杆之间采用防偏转球头接触设计，在不影响飞行器结构加载形变的同时保证加载顶块在试验过程中不发生偏转。加载顶杆采用水冷设计，保证顶杆在高温环境下的正常使用。设计专门的限位装置，在非工作状态下，对加载块进行位置限置，避免了加载块回缩对加热元件造成损坏。本专利技术涉及的异型面结构力热试验顶压式防偏转加载装置，可以实现大型结构件异型面高温热载荷+力载荷联合安全加载。试验环境温度1200℃以上，可以实现多加载点联合加载，根据试验实际需要进行设计。这种异型面顶压式加载防偏转安全加载装置，在低氧环境等无人值守环境下进行力载荷加载试验中具有显著优势。该装置可运用于多种采用顶压式加载的试验中，确保试验安全。本专利技术涉及的异型面结构力热试验顶压式防偏转加载装置，能够满足气氧环境、长时间、超高温条件下，对大型结构进行多点加载，并且在试验的准备过程中、试验发生异常情况下、试验加载贴合过程中，加载顶块的偏转限制在安全范围内。在加载顶杆发生非可控制回缩时，限位套筒可以有效地对回缩量进行限制，保证了加热元件、加载顶块的安全。在试验过程中，试验件发生的变形，加载顶块的加载球头、凸台与凹槽的间隙设计，有效的保证了加载顶块随试验件变形而发生转动，保证了载荷施加的准确性。本专利技术解决了大型结构件进行力热联合试验时异型面载荷多点加载的安全性问题，该方法具有高可靠性，可以在无人值守条件下进行试验，可以应用于多种采用压集中力进行载荷模拟的结构试验中。附图说明图1是本专利技术顶压式加载装置示意图；图2是本专利技术加载顶块防偏转装置示意图；其中，1-受力结构2-柔性隔热套3-加载顶块4-加热元件5-加热器反射板6-加载顶杆7-螺母一8-测力计9-螺母二10-限位板11-限位套筒12-位移计13-伺服油缸14-承载基础15-凹槽16-加载球头凹面17-凸台18-加载球头凸面19-顶杆冷却套20-隔水板21-水管22-螺纹接头具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案做进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术要求保护的范围。异型面结构顶压式加载安全设计包含两个方面，一是在加载顶块受自身重力或试验过程中突发情况下，伺服油缸突然回缩，当回缩到一定程度之后，存在加载顶块压坏加热元件的可能；二是在加载过程中，加载顶块贴合试验件表面时，加载顶块存在偏转的可能，导致加载位置不合理，造成试验件的非正常破坏。针对第一个问题，采用限位套筒限制加载油缸的回缩范围对加热元件进行保护；针对第二个问题，加载顶块与加载顶杆之间采用防偏转设计，将转动限制在±15°范围内，同时不影响加载过程中加载顶块随试验件变形而转动。力热试验中异型面结构顶压式加载防偏转加载装置示意如图1所示，主要组成部分为受力结构1、柔性隔热套2、加载顶块3、加热元件4、加热器反射板5、加载顶杆6、螺母一7、测力计8、螺母二9、限位板10、限位套筒11、位移计12、伺服油缸13、承载基础14。受力结构1为试验件异型加载面，在大型结构力热试验中，一般具有多个加载点同时加载，加载顶块3根据受力结构1进行随形设计，为避免应力集中，对加载顶块3加一柔性隔热套，同时在试验加热过程中，对加载顶块起到隔热作用。加载顶杆6穿过加热器反射板5与加热元件4。加载顶杆6与测力计8之间采用螺纹连接，使用螺母一7进行固定，位移计12测量加载顶杆的位移量同时也可以作为位移控制。在试验发生异常导致加载油缸13触发保护措施回缩时，限位套筒11可对回缩的限位板10进行行程上的限制，使加载顶块3回缩时不会接触加热元件。限位套筒11由内筒与外筒组成，以螺纹连接，通过旋转改变限位套筒高度，达到调节位置的效果。加载顶块防偏转装置示意如图2所示，主要组成部分为凹槽15、加载球头凹面16、凸台17、加载球头凸面18、顶杆冷却套19、隔水板20、水管21、螺纹接头22。加载顶块的防偏转装置主要依靠凹槽15、凸台17的相互限制来实现顶块偏转角度的限制，凹槽15宽4mm深5mm长30mm、凸台17宽2mm高4mm长20mm，安装完成后，凸台17嵌入凹槽15，加载顶块与加载顶杆之间采用防偏转装置，将转动限制在±15°范围内。在该范围内，加载顶块的加载位置偏转在±15°以内，大多数情况下，对试验件结构的承载影响较小，不影响结构件的考核，对于特殊的结构件，可以根据实际结构特点，进行针对性的设计，从而保证满足试验要求。顶杆冷却套19、隔水板20为加载顶杆的主体部分，形成一个空腔，通过水管21对加载顶杆进行供水冷却，保证加载顶杆在热环境下的正常使用。螺纹接头22与测力计8连接，形成加载结构。另外，凸台17与水管21的夹角根据反射板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行器异型面结构力热试验顶压式防偏转加载装置，依次包括受力结构、根据受力结构随形设计的加载顶块、加热元件、加热器发射板、加载顶杆、测力计，所述加载顶杆穿过加热器发射板和加热元件；所述加载顶杆与测力计螺纹连接；其特征在于，还包括限位板和限位套筒，所述限位板与测力计螺纹连接，所述限位套筒由内筒与外筒组成，通过旋转改变限位套筒高度。

【技术特征摘要】
1.一种飞行器异型面结构力热试验顶压式防偏转加载装置，依次包括受力结构、根据受力结构随形设计的加载顶块、加热元件、加热器发射板、加载顶杆、测力计，所述加载顶杆穿过加热器发射板和加热元件；所述加载顶杆与测力计螺纹连接；其特征在于，还包括限位板和限位套筒，所述限位板与测力计螺纹连接，所述限位套筒由内筒与外筒组成，通过旋转改变限位套筒高度。2.根据权利要求1所述的防偏转加载装置，其特征在于，所述加载顶块内有凹槽，加载顶杆上有凸台，所述凸台嵌入凹槽，依靠凹槽和凸台的相互限制实现加载顶块偏转角度的限制。3.根据权利要求1或2所述的防偏转加载装置，其特征在于，所述防偏转加载...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗俊清，肖建伟，刘涛，何西波，张黎，马星博，薛宇轩，韩铭，李芮，
申请(专利权)人：北京强度环境研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11